加热设备

技术领域

本发明涉及一种用于例如电子烟的气溶胶产生装置的加热设备。

背景技术

例如电子烟的气溶胶产生装置通常包括加热设备，该加热设备包括加热元件，该加热元件用于加热可汽化液体，从而产生供用户吸入的蒸汽。通常，这种装置包括液体存储器和由毛细管材料形成的液体输送元件或“芯”，该液体输送元件或“芯”被布置成将液体从液体存储器输送到加热元件。在一种已知类型的气溶胶产生装置中，加热元件本身包括毛细管材料，例如不均匀的纤维网状物，使得它提供从液体存储器输送液体的芯吸功能和加热功能。

然而，这种加热元件布置已知提供可变水平的加热性能，导致气溶胶产生装置的不可预测的气溶胶产生性质。特别地，多孔毛细管加热元件通常具有不均匀的结构，这意味着加热性质在加热元件上变化，使得难以提供恒定的、可重复的加热器性能。此外，在加热元件包括不均匀的纤维网状物的情况下，网络内的单个纤维经常变得松散并且它们自己从加热元件分离。这给用户带来了大的安全风险。

发明内容

本发明的目的是解决这些问题中的一些。

根据本发明的一方面，提供一种用于气溶胶产生装置的加热设备，该加热设备包括被支撑在壳体内并且沿该壳体的长度延伸的加热元件、被布置成在加热元件上输送空气的气流路径、以及被配置成将液体供应到加热元件的液体供应器，其中，加热元件包括导电纤维的编织片材，其中，这些纤维布置成具有规则的取向以形成在使用中通过毛细管作用输送液体的编织网状物，并且其中，编织片材包括：沿第一方向延伸的导电纤维的第一阵列。

以这种方式，编织片材提供可靠的纤维阵列，使得纤维变得松散的风险显著降低并且装置的安全性提高。此外，纤维的规则取向(即纤维布置成或构成恒定或确定的图案)减少了诸如导电性和毛细管性质的材料性质的局部变化。这引起了更稳健且一致的加热操作，使得气溶胶产生装置的整体性能提高。相比之下，在常规的气溶胶产生装置中，利用纤维网状物的加热元件不优先考虑均匀性，例如，它们不包括沿限定方向延伸的纤维。其它类型的常规加热元件可以包括在加热丝之间具有较大间隙的加热网格。这些因素导致可雾化液体不能均匀地散布在加热元件的表面上，导致不太可靠且不太一致的加热操作。

该液体供应器可以是液体存储器，即布置成保持气溶胶产生液体的容器，它布置成使得加热元件在使用中与液体接触。以这种方式，在液体汽化时，来自液体存储器的液体被直接吸过加热元件。

优选地，这些纤维以规则的间距移位。这样，网状物的芯吸性质跨加热元件保持一致。

优选地，编织片材包括沿第二方向延伸的导电纤维的第二阵列，其中，第一纤维阵列和第二纤维阵列相交以形成编织网状物。网状物可以被编织成使得第一阵列中的每个纤维交替地缠绕在第二阵列的后续纤维的相反侧上，并且使得第二阵列中的每个纤维交替地缠绕在第一阵列的后续纤维的相反侧上。以这种方式，两个不同的纤维阵列以平纹编织布置交错，从而提供强的纤维拉出阻力并且增加网状物的机械强度。在替代布置中，这些纤维可以编织成斜纹、篮编、缎子或纱罗布置，或任何其他编织图案。

优选地，第一方向和第二方向基本上正交，即在笛卡尔坐标系内，第一阵列和第二阵列的纤维分别平行于X和Y轴延伸。

优选地，壳体包括管状壳体。例如，壳体可以是基本上圆柱形的。

优选地，壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，该第一壳体部分和第二壳体部分沿壳体的长度协作地接合以限定界面，并且其中，加热元件被支撑在第一壳体部分和第二壳体部分之间的界面中。

第一纤维阵列中的纤维厚度可以不同于第二纤维阵列中的纤维厚度。以这种方式，纤维电阻可以沿不同方向变化，使得能够跨加热元件建立温度梯度。

加热设备可以包括编织到网状物中的至少一个附加的纤维，其中该至少一个附加的纤维包括与第一阵列和第二阵列的纤维不同的材料。以这种方式，加热元件的性质可以跨网状物变化。在一个示例中，通过将材料编织成具有比第一纤维阵列、第二纤维阵列、以及第三纤维阵列更高的导电性的网状物，可以提供跨加热元件的优先电流路径。特别地，通过跨加热元件的区域编织较高导电性纤维，可以提供较高导电性区域。

加热设备可以包括沿第三方向延伸的导电纤维的第三阵列，其中，第三纤维阵列被布置成与第一纤维阵列和第二纤维阵列相交。优选地，第三方向与第一和第二方向基本上正交，即在笛卡尔坐标系内，第一阵列、第二阵列、以及第三阵列的纤维分别平行于X、Y和Z轴延伸。以这种方式，提供三维加热元件，进一步改善了网状物的互锁性质使得纤维拉出的风险进一步减小。

第一纤维阵列、第二纤维阵列、以及第三纤维阵列中的至少两个纤维阵列可以包括不同的材料。这样，线电阻可以沿不同方向改变，使得能够跨加热元件建立温度梯度，或使得能够具有电流流动的优先路径。.

网状物的至少一个区域可以相对于周围网状物被拉伸或压缩。以这种方式，电流的浓度可以跨加热元件变化。局部拉伸区域将产生高电流密度的区，并且局部压缩区域将产生低电流密度的区。高电流密度的区将变得比低电流密度的区更热，使得跨网状物建立了温度梯度。

优选地，加热元件的片材包括从片材的至少一个边缘向内延伸的一个或多个槽缝。在一个示例中，加热元件的片材可以形成为使得它遵循蛇形路径。以这种方式，可以沿加热元件提供曲折的电流路径，引起沿该路径的不同电流浓度并且跨加热元件建立了温度梯度。

网状物在中心区域中的厚度可以大于网状物在周边区域中的厚度。以这种方式，网状物的芯吸性质可以跨加热元件而变化。加热元件中心的网状物的增加的厚度将促进毛细管作用，使得更多的液体在中心被存储在加热元件内。

优选地，该液体供应器至少部分地包围该壳体并且被配置成沿壳体的长度直接与该加热元件接口连接。以这种方式，提供了紧凑的装置，该紧凑的装置沿着壳体的长度向加热元件输送可靠的液体供应。这确保产生一致的蒸汽并且将其输送给用户。此外，加热元件与液体供应器的直接接口连接消除了对附加的芯部件的需要，因此降低了加热设备的成本和复杂性。

加热元件可以通过缝合编织网状物而被固定在气溶胶产生装置内。以这种方式，提供了将加热元件固定到气溶胶产生装置的替代方法，该方法不需要如在已知装置中典型的那样焊接网状物。在替代布置中，加热元件可以缝合到气溶胶产生装置内的其它部件。

附图说明

现在将参照附图通过举例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是本发明的实施例中的用于气溶胶产生装置的加热设备的示意图；

图2是本发明的实施例中的加热元件的示意性俯视图；

图3是本发明的实施例中的编织的加热元件的内部结构的示意图；

图4是本发明的实施例中的包括不同厚度的纤维的加热元件的示意图；

图5是本发明的实施例中的包括附加的交织纤维的图3中描绘的加热元件的示意图；以及

图6是本发明的实施例中的图3中描绘的加热元件的示意图，该加热元件还包括局部拉伸区域和局部压缩区域。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的实施例的加热设备2，其包括加热元件4、液体存储器6和壳体8。加热设备2被配置成设置在包括电池和吸嘴的气溶胶产生装置中。

在使用中，加热元件4被布置成从电池接收电能以便通过加热从液体存储器6通过毛细管作用被吸到加热元件4上的气溶胶产生液体而产生气溶胶。一个或多个气流通道10设置在壳体8中，并且被配置成在用户吸入时从加热设备2的外部通过气流通道10并向着气溶胶产生装置的吸嘴引导空气。这意味着已经通过在加热元件4上加热气溶胶产生液体而产生的气溶胶将沿着气流通道10被携带以离开该装置。

加热元件4是基本上平面的并且安装在壳体8中。壳体8包括放置在加热元件4的顶部主侧上方的第一部分12和放置在加热元件4的下部主侧下方的第二部分14，使得加热元件4被保持在两个壳体部分之间。壳体8用作汽化室，该汽化室被配置成在两个壳体部分12和14的内部空间内收集产生的气溶胶。

加热元件4的一个或多个边缘暴露于包围壳体8和加热元件4的液体存储器6。加热元件4的边缘可以延伸超过加热器壳体8的外部界限，或者替代地，第一壳体部分12和第二壳体部分14当被构造时在两个壳体部分12和14之间形成间隙，该间隙允许来自液体存储器6的气溶胶产生液体接触加热元件边缘，由此液体通过毛细管作用被进一步吸过加热元件4。

加热元件4包括导电纤维的编织片材。术语“片材”是指厚度比其长度或宽度小许多倍的平面形状。然而，本领域技术人员将理解，导电纤维的非平面编织布置也可以用作加热元件。编织的纤维形成多孔纤维网状物，从而为加热元件4提供芯吸性质。因此，在加热设备2内不需要设置附加的芯吸元件来从液体存储器6输送可汽化液体。

加热元件4的片材的厚度可以沿其长度或在其整个宽度变化。在一个示例中，加热元件4的片材可以被配置成使得其在片材的中心较厚并且在片材边缘较薄。由于更多的液体能够存储在片材的较厚中心区域中，因此这种布置促进在片材边缘从液体存储器芯吸液体。例如，加热元件4在中心区域中的厚度可以达到加热元件4在周边区域中的厚度的两倍。

在一个示例中，加热元件4可以缝合到加热设备2内的一个或多个部件。在另一示例中，加热元件4可以焊接到一个或多个部件。

图2示出本发明的实施例中的加热元件4的示意性俯视图。加热元件4具有可以连接到电源(未示出)的两个接触端部5。在使用中，电流在接触端部5之间通过加热元件4，从而引起加热元件4产生热。加热元件4也包括多个槽缝7，这些槽缝被布置成使得电流在两个接触端部5之间流动时沿着蛇形路径流动。这引起沿路径的不同的电流浓度，并且跨加热元件建立了温度梯度。在替代布置中，加热元件4可以包括简单的形状，例如矩形，并且可以通过替代手段跨加热元件4建立不同的电流浓度。

图3示出本发明的实施例中的加热元件4的内部结构的示意图。加热元件4包括沿第一方向延伸的导电纤维的第一阵列16和沿第二垂直方向延伸的导电纤维的第二阵列18。第一阵列16和第二阵列18中的纤维被规则地间隔并且以平纹编织图案编织，使得第一阵列16的每个纤维在第一侧和第二相反侧上交替地被第二阵列18的纤维通过，并且反之亦然，从而形成编织的平面纤维层。每个阵列中的纤维间隔的典型间距值在25微米到500微米的范围内，例如250微米。

第一阵列16和第二阵列18的纤维可以由金属制成，例如不锈钢、非不锈钢、铁、铜、钨、铝、黄铜、镍铬合金、钾铬合金、铜镍和其他合金，或任何其他金属(元素、化合物或合金)。替代地，这些纤维可以由非金属材料制成，例如二硅化钼、碳化硅和其他陶瓷或半导体，或任何其他非金属。第一和第二阵列16和18的纤维可以由相同的材料制成，或者可以在每个阵列16和18内之间不同。

纤维的规则布置减小跨加热元件4的性质的局部变化。毛细管力跨加热元件4均匀地起作用，并且跨加热元件4的电流密度变化减小。此外，编织的布置确保每个纤维可靠地保持在加热元件4内，使得纤维变得松散或从加热元件4脱落的可能性较低。加热元件4的机械强度也增加。

如本领域技术人员将容易理解的，第一阵列和第二阵列16和18可以编织成多种其他图案。示例包括斜纹、篮编、缎子或纱罗布置、或任何其他编织图案。

为了确保液体被输送到加热元件4的中心，加热元件4可以包括多个平面的纤维层，该多个平面的纤维层沿垂直于每一层的平面的方向堆叠。多个编织纤维层可以烧结在一起以提高加热元件4的均匀性。层的数量可以在加热元件4的不同区域中变化，例如以增加加热元件4的中心区域的厚度。

本领域技术人员也将理解，加热元件4可以包括沿第三方向延伸的编织纤维的第三阵列。在一个示例中，第三方向可以与第一和第二方向正交。

图4示出用于加热设备2的本发明的实施例中的替代加热元件20的示意图。

加热元件20包括沿第一方向延伸的导电纤维的第一阵列22和沿第二垂直方向延伸的导电纤维的第二阵列24。第一阵列22中的纤维比第二阵列24中的纤维厚。因此，第一阵列22中的纤维的电阻大于第二阵列24中的纤维的电阻(当纤维由相同的材料制成时)，并且电阻加热的程度沿第一方向和第二方向变化。这样，可以跨加热元件20建立温度梯度。通常，纤维在厚度上在25微米到250微米的范围内，例如100微米。

本领域技术人员将理解，根据跨加热元件20的期望温度分布和其他操作要求，纤维厚度也可以在同一阵列内变化。

在替代实施例中，每个纤维的材料可以在阵列16和18之间变化，或者可以在每个阵列16和18内不同。这提供了沿不同方向改变纤维电阻的替代方法，使得能够跨加热元件4建立温度梯度，或使得能够具有电流流动的优先路径。

图5示出用于加热设备2的本发明的实施例中的加热元件4的示意图。加热元件4包括编织到网状物纤维中的附加的材料26。这样，加热元件4可以在不同的区域中具有不同的性质。

在一个示例中，可以选择附加的编织材料使得其具有比网状物纤维更高的导电性。因此，当向加热元件4提供电能时，提供优先的电流路径。例如，可以跨片材设置较高导电性的中心区域使得电流优先流过中心区域，因此优先加热该区，产生温度梯度，这些温度梯度可用于优化加热元件的芯吸性质。在一种布置中，网状物可以包括铝纤维并且附加的编织材料26可以包括镍铬合金。

图6示出用于加热设备2的本发明的实施例中的加热元件4的示意图。

加热元件4已经被操纵以提供纤维之间具有减小的间隔的局部压缩区域4和纤维之间具有增大的间隔的局部拉伸区域30。局部拉伸区域30将产生高电流密度的区，并且局部压缩区域28将产生低电流密度的区。高电流密度的区将变得比低电流密度的区更热，使得跨网状物建立了温度梯度。

此外，纤维之间的间隔的变化将改变网状物内的空隙的尺寸，引起毛细作用性质的变化或可能地提供优先电流路径。压缩区域和拉伸区域28和30的尺寸和频率可以根据加热元件4的操作要求被定制。